DE1284128B

DE1284128B - Zeichenerkennungsgeraet

Info

Publication number: DE1284128B
Application number: DEJ27268A
Authority: DE
Inventors: Cooper Lawrence; Kern Richard Wilhelm
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1963-12-31
Filing date: 1964-12-29
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB1021077A; FR1419204A; US3305834A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Zeichenerkennungsgerät, oder aber relativ undurchlässige Zeichen auf einem bei welchem von den zu erkennenden Zeichen Fraun- relativ durchlässigen Grund. Die Sammellinse 18 bilhofersche Beugungsbilder erzeugt und diese zur Er- det das von der Vorlage 16 erzeugte Bild auf einer kennung ausgenutzt werden. Beugungsebene 20 ab, die im Brennpunkt der Linse ! In der USA.-Patentschrift 3 036153 ist eine An- 5 18 liegt.
f Ordnung zum seriellen Abtasten der Punkte eines In dieser Ebene erscheint das durch die Fraunf Rasters beschrieben. Die Lichtverteilung dieses BiI- hofersche erzeugte Beugungsbild der ursprünglichen ^} des wird mittels in Bildnähe rasterförmig angeordne- Vorlage. Das Beugungsbild ist dadurch charakteriten Lichtleitern abgeleitet. Die anderen Enden der siert, daß es bestimmte invariante Größen registriert. Lichtleiter sind zu einem Kreis geordnet. Eine davor io Das heißt, das von einer bestimmten Vorlage errotierende Schlitzscheibe läßt das Licht von den zeugte Beugungsbild hat immer die gleiche Konfigu-Lichtleitern nacheinander zu einer Fotozelle durch. ration und erscheint an derselben Stelle in der Beu-

Es ist z. B. durch die USA.-Patentschrift 3 064 519 gungsebene, unabhängig von der Stellung der Vorbekannt, Fraunhofersche Beugungsbilder von Zei- lage im parallelen Lichtstrahlenbündel 14. Das Beuchen zur Zeichenerkennung auszunutzen. Zur Erken- 15 gungsbild erscheint radial um die optische Achse 22 nung der Zeichen werden deren Beugungsbilder mit des Systems.

Bezugsbeugungsbildern verglichen. Das Zentrum der Eine Schlitzscheibe 24 ist in der Beugungsebene Fraunhoferschen Beugungsbilder enthält weitgehend angeordnet und rotiert um die optische Achse 22. redundante Information. Im allgemeinen weist dieses Diese in Fig. 2 gezeigte Schlitzscheibe24 hat einen Zentrum einen größeren Intensitätsanteil auf als die 20 radialen Schlitz 26. Die Breite des Schlitzes 26 ist in charakteristischen äußeren Bereiche der Beugungs- erster Linie eine Funktion der Wellenlänge des verbilder, die dann nicht hinreichend zur Geltung korn- wendeten Liqhtes und der Brennweite der Linse 18. men. Dazu kommt noch, daß bei einer Verdrehung Die Wellenlänge beträgt beispielsweise 5 μπι. Vordes zu erkennenden Zeichens die charakteristischen zugsweise ist der Schlitz in zwei Hälften 26 A und äußeren Merkmale andere Winkelstellungen als die 25 26 B aufgeteilt, während die Mitte der Schlitzscheibe der Bezugszeichen aufweisen können, so daß ein 24 undurchsichtig ist, so daß dieses Gebiet allen Beu-Vergleich mit dem Beugungsbild zu Fehlerkennun- gungsbildern gemeinsam ist und so die redundante gen führen kann. Information enthält.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine genauere Er- Die radialen Längen der Schlitzhälften 26.4 und

kennung von Zeichen unter Ausnutzung der Fraun- 30 265 sind einander gleich. Diese Länge läßt sich je-

hofersehen Beugungsbilder zu ermöglichen. doch verändern, so daß bestimmte Gebiete der Vor-

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Beu- lage ausgeblendet werden können. Wenn es z.B. wüngungsbilder durch eine um die optische Achse rotie- sehenswert ist, bestimmte scharf abgegrenzte Gebiete rende, an sich bekannte Schlitzscheibe abgetastet herauszuheben, wird der Radius 28 des mittleren werden, daß der Intensitätsverlauf des durch den 35 Teiles vergrößert. Wenn jedoch bestimmte scharf abSchlitz fallenden Lichtes mit Hilfe eines fotoelektri- gegrenzte Gebiete ausgelöscht werden sollen und nur sehen Wandlers bestimmt und zur Erkennung ausge- weniger scharf umrissene Gebiete abgebildet werden nutzt wird. sollen, wird der die Schlitzlänge bestimmende äußere

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach- Radius 30 verkleinert.

stehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. 40 Das von dem'Schlitz 26 durchgelassene Licht trifft

Es zeigt auf einen optischen Wandler 32. Dieses Element hat

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Ausfüh- eine große lichtempfindliche Oberfläche von gleich-

rungsbeispiels gemäß der Erfindung, mäßiger Empfindlichkeit und steht senkrecht zur op-

F i g. 2 die mit Schlitzen versehene Scheibe aus der tischen Achse 22. Dadurch wird die Gesamtheit der

Anordnung in Fig. 1, 45 den Schlitz 26 passierenden Strahlen durch diese

Fig. 3 einige zu erkennende Zeichen und die von Zelle angezeigt. Das Ausgangssignal dieser Zelle ist

der Anordnung nach Fig. 1 gelieferten Ausgangs- proportional der Beleuchtungsstärke. Der Ausgang

signale und dieser Zelle führt auf einen Schreiber 34, beispiels-

Fig. 4 eine besondere Darstellung der zu er- weise einen Bandschreiber. Die Winkelabtastung des

kennenden Zeichen. 50 von der Vorlage erzeugten Beugungsbildes verursacht

In Fig. 1 ist die monochromatische Lichtquelle 10 am Wandler ein Ausgangssignal, das,von dem Beu-

zu erkennen. Wenn das Licht nicht kohärent ist, muß gungsbild und der Winkelposition des Schlitzes 26

die Lichtquelle nahezu punktförmig und außerdem abhängt. Dieses Ausgangssignal wird vom Schreiber

mit einer Blende versehen sein. Diese Voraussetzun- 34 gespeichert und anschließend durch einen geeig-

gen erübrigen sich, wenn eine kohärente Lichtquelle 55 neten Rechner 36 verarbeitet. Als Rechner eignet sich

verwendet wird (beispielsweise Helium-Neon-Laser). ein Digital-Rechner, der so programmiert ist, daß er

Bei nichtkohärenter Lichtquelle wird ein Kollimator die von verschiedenen Vorlagen erzeugten Aufnah-

12 im Strahlengang angeordnet, so daß sich die Licht- men mit verschiedener Intensität unterscheiden kann

quelle im Brennpunkt des Kollimators 12 befindet und die Vorlagen an Hand dieser Aufnahmen identi-

und hinter dem Kollimator paralleles Licht auftritt. 60 fizieren kann.

Bei Anwendung einer kohärenten Lichtquelle wird Eine Gruppe von typischen Zeichen ist mit den sie auf die übliche Art ausgerichtet, z. B. mit einem zugehörigen Intensitätsaufnahmen in F i g. 3 gezeigt, asphärischen Korrektor für die Gaußsche Intensitäts- Es sei darauf hingewiesen, daß sich alle Intensitätsverteilung der gleichphasigen TEM₀₀-WeIIe, der eine aufnahmen voneinander unterscheiden und dadurch gleichmäßige Intensitätsverteilung liefert. Im Strah- 65 die Voraussetzungen geben für eine genaue Unterlengang 14 des parallelen Lichtes ist die Vorlage 16 scheidung und Erkennung der Muster. Häufig ist es angeordnet. Diese Vorlage enthält relativ durch- von Nutzen, den Schreiber mit der Abtastung zu synlässige Zeichen auf relativ undurchlässigem Grund chronisieren. Zu diesem Zweck ist ein elektromecha-

nischer Umsetzer 42 mit dem Antrieb 44 gekoppelt, so daß ein periodisches Signal in der Aufnahme eine Marke 46 setzt, beispielsweise bei der Ausgangsstellung des Schlitzes 26.

Die auf der Vorlage 16 enthaltenen Zeichen können zusätzlich noch verschlüsselt sein, wie in F i g. 4 gezeigt. Alphanumerische Zeichen werden so verschlüsselt, daß sie ihre gebräuchliche und lesbare Form beibehalten. Das zusätzliche Merkmal besteht in einer Vielzahl von parallelen Strichen 76 mit einem Abstand von 50 μπι voneinander in Form eines Beugungsgitters. Dabei besteht das Merkmal in dem Winkel, den die parallelen Striche 76 zu einer Bezugslinie bilden. Bei einer Winkelneigung von 4° von Merkmal zu Merkmal können mit dieser Winkelunterteilung beispielsweise mehr als 40 Zeichen mit diesem System verschlüsselt werden. Diese Unterteilung ist für eine gute Erkennung der einzelnen Zeichen mehr als ausreichend.

Zeichen die aus parallel verlaufenden Strichen ver- ao schiedener Neigung, verschiedener Strichdicke und verschieden breiter Strichabstände bestehen, sind bereits durch die französische Patentschrift 1319 644 bekannt. Gemäß dieser französischen Patentschrift werden diese Zeichen nicht zur Erzeugung von Fraunhoferschen Beugungsbildern benutzt, sondern dadurch erkannt, daß die Intensität nach Durchleuchten einer drehbaren Maske mit parallelen Strichen gemessen wird.

Die mit den in F i g. 4 dargestellten Zeichen erzeugten Beugungsbilder bestehen aus Punktlinien, die in bezug auf die optische Achse 22 symmetrisch und unter einem zu den Linien 76 senkrechten Winkel angeordnet sind. Wenn der Spalt 26 in der Schlitzscheibe 24 nach einer bestimmten Bildvorlage ausgerichtet ist, wird das von dieser Vorlage kommende Licht auf den optischen Wandler 32 geworfen, so daß nur dieses bestimmte Merkmal sichtbar ist. Daher wird z. B. das Zeichen »1«, das aus vertikalen Linien zusammengesetzt ist (Fig.4) ein horizontales linear verlaufendes Beugungsbild erzeugen. Dieses Bild erscheint nur dann auf dem optischen Wandler 32, wenn der Spalt 26 eine horizontale Stellung einnimmt. In der Fraunhoferschen Beugungsebene werden alle Beugungsbilder von Merkmalen mit der gleichen Winkelneigung überlagert. Die Art, Gestalt und Größe der Zeichen ist unwesentlich, wenn zur Verschlüsselung die Neigung der parallelen Linien benutzt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Zeichenerkennungsgerät, bei welchem von den zu erkennenden Zeichen Fraunhofersche Beugungsbilder erzeugt und diese zur Erkennung ausgenutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsbilder durch eine um die optische Achse rotierende, an sich bekannte Schlitzscheibe (24) abgetastet werden, daß der Intensitätsverlauf des durch den Schlitz (26 A, 26 B) fallenden Lichtes mit Hilfe eines fotoelektrischen Wandlers (32) bestimmt und zur Erkennung ausgenutzt wird.

2. Zeichenerkennungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen durch parallele Striche (76) verschiedener Neigung dargestellt sind.

3. Zeichenerkennungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Schlitz (26,4, 26B) außerhalb des mittleren Bereiches der Schlitzscheibe (24) angeordnet ist.

4. Zeichenerkennungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Schlitz (26 A, 26B) aus zwei außerhalb des mittleren Bereiches der Schlitzscheibe (24) angeordneten Hälften (26,4, 26B) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen